JP2010158123A - Controller of electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車用試験装置に用いられるモータの制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device used in, for example, an automobile test apparatus.
例えば自動車用試験装置には、エンジンの代わりにダイナモが用いられる。ダイナモには、疑似負荷装置として機能するPM(Permanent Magnet;永久磁石)モータが用いられ、PMモータにトルク一定、回転数一定のトルク指令値を与え制御を行っている。通常のトルク指令であれば機械的なロスのみであるが、実車速度を想定したときには、PMモータの構造上、コギングトルクが生じる。 For example, a dynamo is used instead of an engine in an automobile test apparatus. For the dynamo, a PM (Permanent Magnet) motor that functions as a pseudo load device is used, and control is performed by giving a torque command value with constant torque and constant rotation speed to the PM motor. If it is a normal torque command, only a mechanical loss is caused. However, when an actual vehicle speed is assumed, a cogging torque is generated due to the structure of the PM motor.
このコギングトルク成分を抑制するため、例えば、トルクリップルを補償する補償データを予め求めてテーブルデータ化して、トルク指令を補正することが考えられる(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上述の特許文献1において、補償信号発生テーブルの作成にあたっては、ロータ回転角をPMモータからの出力で、トルク電流をインバータからの出力で、というように別々の系統で求めているため、ロータ回転角を求める次元とトルク電流を求める次元とが必要となり、2次元でのテーブル作成となる。そのため、テーブル作成のための制御が複雑となり、またテーブル作成時の応答性も悪いといった問題があった。
However, in the above-mentioned
以上のような事情に鑑み、本発明は、コギングトルクテーブルを作成するための制御が簡易でかつ応答性に優れ、コギングトルクを抑制することができるモータの制御装置を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a motor control device that is simple in control for creating a cogging torque table, has excellent responsiveness, and can suppress cogging torque. .
本発明に係るモータの制御装置は、回転角度検出部と、角加速度算出部と、コギングトルク算出部と、テーブル作成部と、信号補正部とを具備する。
回転角度検出部は、電磁的な作用によりトルクを得るモータの回転角度を検出する。
角加速度算出部は、前記回転角度を二階微分して前記モータの角加速度を算出する。
コギングトルク算出部は、前記角加速度と前記モータのロータの慣性モーメントとを乗算して前記モータのコギングトルクを算出する。ここで、慣性モーメントは、例えばモータの種類に応じて予め設定してもよく、また個々のモータに応じて設定してもよい。
テーブル作成部は、所定の前記回転角度ごとに、前記回転角度と当該回転角度に対応した前記コギングトルクとが対応したコギングトルクテーブルを作成する。ここで、所定の回転角度ごととは、例えば10°程度ごとであったりするが、本発明はこれに限定されない。
信号補正部は、前記コギングトルクテーブルに基づき、前記モータのコギングトルク成分が打ち消されるように、前記モータを駆動するための信号を補正する。
The motor control apparatus according to the present invention includes a rotation angle detection unit, an angular acceleration calculation unit, a cogging torque calculation unit, a table creation unit, and a signal correction unit.
The rotation angle detection unit detects a rotation angle of a motor that obtains torque by electromagnetic action.
The angular acceleration calculation unit calculates the angular acceleration of the motor by performing second-order differentiation on the rotation angle.
The cogging torque calculation unit calculates the cogging torque of the motor by multiplying the angular acceleration and the inertia moment of the rotor of the motor. Here, the moment of inertia may be preset according to the type of motor, for example, or may be set according to each motor.
The table creation unit creates a cogging torque table in which the rotation angle and the cogging torque corresponding to the rotation angle correspond to each predetermined rotation angle. Here, every predetermined rotation angle is, for example, about 10 °, but the present invention is not limited to this.
The signal correction unit corrects a signal for driving the motor based on the cogging torque table so that the cogging torque component of the motor is canceled.
本発明では、回転角度検出部にてモータの回転角度を検出し、検出した回転角度を二階微分して、つまり演算によりモータの角加速度を算出している。そして、これらの回転角度及び演算により得られた角加速度に基づき、コギングトルクテーブルを作成している。すなわち、本発明では回転角度検出部からの一系統の出力に基づきコギングトルクテーブルが作成されるのであって、トルク電流を別系統で検出する必要がないので、テーブル作成のための制御が簡易でかつ応答性に優れたものとなる。
本発明では、このように作成されたコギングトルクテーブルを基にコギングトルク成分が打ち消されるようにモータを駆動するための信号を補正している。従って、例えば個体差のあるモータごとにコギングトルクテーブルを作成することにより、モータに個体差があっても、コギングトルクを抑制することができる。
In the present invention, the rotation angle detector detects the rotation angle of the motor, and the detected rotation angle is second-order differentiated, that is, the angular acceleration of the motor is calculated by calculation. A cogging torque table is created based on these rotation angles and the angular acceleration obtained by the calculation. That is, in the present invention, the cogging torque table is created based on the output of one system from the rotation angle detector, and it is not necessary to detect the torque current in another system, so the control for creating the table is simple. And it becomes excellent in responsiveness.
In the present invention, the signal for driving the motor is corrected so that the cogging torque component is canceled based on the cogging torque table created in this way. Therefore, for example, by creating a cogging torque table for each motor having individual differences, the cogging torque can be suppressed even if the motors have individual differences.
前記テーブル作成部は、前記モータの第1の基準回転角度位置から所定の前記回転角度ごとに、及び少なくとも前記前記第1の基準回転角度位置から所定角度をずらした第2の回転角度基準位置から所定の前記回転角度ごとに、前記回転角度と当該回転角度に対応した前記コギングトルクとが対応したコギングトルクテーブルを作成するようにしてもよい。
回転毎に検出回転角度をずらしてコギングトルクテーブルを作成しているので、分解能が向上し、より試験精度が向上する。ここで、第1の基準回転角度位置からずらした所定角度とは、例えば2°程度であったりするが、本発明はこれに限定されない。
The table creating unit is configured for each predetermined rotation angle from a first reference rotation angle position of the motor and from at least a second rotation angle reference position shifted by a predetermined angle from the first reference rotation angle position. For each predetermined rotation angle, a cogging torque table in which the rotation angle and the cogging torque corresponding to the rotation angle correspond to each other may be created.
Since the cogging torque table is created by shifting the detection rotation angle for each rotation, the resolution is improved and the test accuracy is further improved. Here, the predetermined angle shifted from the first reference rotation angle position is, for example, about 2 °, but the present invention is not limited to this.
前記テーブル作成部は、所定の前記回転角度ごとに、各前記回転角度に対応した前記コギングトルクとを複数回求め、各前記回転角度に対応した複数の前記コギングトルクの平均値によりコギングトルクテーブルを作成するようにしてもよい。
モータの所定の回転角度におけるコギングトルクを複数回求め、それらを平均してコギングトルクテーブルを作成しているので、データ信頼性が向上し、試験精度が更に向上する。
The table creation unit obtains the cogging torque corresponding to each rotation angle a plurality of times for each predetermined rotation angle, and generates a cogging torque table based on an average value of the plurality of cogging torques corresponding to each rotation angle. You may make it create.
Since the cogging torque at a predetermined rotation angle of the motor is obtained a plurality of times and averaged to create a cogging torque table, data reliability is improved and test accuracy is further improved.
前記コギングトルクテーブルにおける第1の回転角度とその次の第2の回転角度との間における前記コギングトルクを、前記第1の回転角度に対応するコギングトルクと前記第2の回転角度に対応するコギングトルクとを直線補間することにより求める補間手段を具備するようにしてもよい。
これにより、実際に検出しない回転角度においても、補正信号を求めることができる。
The cogging torque between the first rotation angle and the next second rotation angle in the cogging torque table is defined as the cogging torque corresponding to the first rotation angle and the cogging corresponding to the second rotation angle. An interpolation means for obtaining the torque by linear interpolation may be provided.
Thereby, a correction signal can be obtained even at a rotation angle that is not actually detected.
前記角加速度算出部により算出された角加速度の信号成分から高周波成分を除去するローパスフィルタを具備するようにしてもよい。ここでいう高周波成分とは、角加速度の信号成分の波形にノイズとして乗ってしまう程度の周波数をいう。 You may make it comprise the low-pass filter which removes a high frequency component from the signal component of the angular acceleration calculated by the said angular acceleration calculation part. Here, the high frequency component means a frequency at which the waveform of the signal component of the angular acceleration rides as noise.
このようなローパスフィルタを設けることにより、高周波成分であるノイズが除去され正確な値とされたコギングトルクを持つコギングトルクテーブルを得ることができる。 By providing such a low-pass filter, it is possible to obtain a cogging torque table having a cogging torque with an accurate value from which noise as a high frequency component is removed.
本発明によれば、コギングトルクテーブルを作成するための制御が簡易でかつ応答性に優れ、コギングトルクを抑制することができる。 According to the present invention, the control for creating the cogging torque table is simple and excellent in responsiveness, and the cogging torque can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る自動車用試験装置に用いられるダイナモのブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a dynamo used in the automobile test apparatus according to the present embodiment.
図1に示すように、ダイナモ1は、インバータ11と、PM(Permanent Magnet;永久磁石)モータ12と、回転角度検出部としてのレゾルバ13と、永久磁石モータの制御装置としての専用コントローラ14を備える。
As shown in FIG. 1, the
インバータ11は、PMモータ12をトルク制御する。
The
PMモータ12は、疑似付加装置として機能する負荷用モータであり、その出力が試験用に用いられる。PMモータ12の他にも、電磁的な作用によりトルクを得るモータであって、モータの構造上、コギングトルクが発生するものであれば、どのようなモータであってもよい。PMモータ12にはインバータ11によりトルク制御のための信号が供給され、インバータ11にはPMモータ12のコギングトルク成分が打ち消されるように補正された補正トルク指令信号が入力される。
The
レゾルバ13は、PMモータ12の回転角度を検出する。回転角度検出部として特にレゾルバ13を用いることで、低速域での回転角の検出を良好に行うことができる。
The
専用コントローラ14は、角加速度算出部141と、コギングトルク算出部としてのコギングトルク検出回路142と、テーブル作成部としての制御部143と、信号補正部としての加算器144と、スイッチ145とを有する。
The
角加速度算出部141は、レゾルバ13にて検出された回転角度を2階微分して角加速度を算出する。
The angular
加算器144は、トルク指令信号に制御部143から出力されたコギングトルク補正信号を加算し、インバータ11に対して補正された補正トルク指令信号を供給する。
The
スイッチ145は、作業者が手動で任意にオン、オフ可能なスイッチであり、加算器144を基に求められたコギングトルク補正信号のPMモータ12への供給の有無を制御する。このようなスイッチ145のオン、オフを制御部143による制御のもとで行ってもよい。コギングトルクテーブル作成時、スイッチ145はオフの状態となっている。コギングトルクテーブル作成後、スイッチ145をオンの状態とすることにより、コギングトルクテーブルを基に求められたコギングトルク補正信号が、制御部143から加算器144に対して出力される。
The
コギングトルク検出回路142は、角加速度算出部141より算出された角加速度をコギングトルクに換算する回路である。
The cogging
コギングトルク検出回路142は、ローパスフィルタ1421と、乗算器1423を備える。
The cogging
ローパスフィルタ1421は、角加速度算出部141より算出された角加速度の信号成分から高周波成分を除去してノイズ除去する。
The low-
乗算器1423は、PMモータ12のロータの慣性モーメント1422とローパスフィルタ1421によりノイズ除去された角加速度とを乗算してコギングトルクを算出する。
The
制御部143は、レゾルバ13によって検出された回転角度及びコギングトルク検出回路142にて算出されたコギングトルクが入力され、これらに基づいてコギングトルクテーブルを作成する。
The
制御部143は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置)1431と、RAM(Random Access Memory)1432と、ROM(Read Only Memory)1433とを有する。
As illustrated in FIG. 2, the
CPU1431、RAM1432及びROM1433は、バス1434に接続されている。
The
CPU1431では、ROM1433に記憶されたプログラムが実行される。ROM1433には、CPU1431の処理を規定するプログラムが記憶される。RAM1432は、処理用の作業領域であり、また作成されたコギングトルクテーブルが記憶されるテーブル記憶部として機能する。ROM1433及びRAM1432は、半導体メモリ、誘電体メモリ等の固体メモリであるが、例えばテーブル記憶部としてはディスク状の記録媒体等、他の記録媒体であってもよい。
In the
次に、コギングトルクテーブルの作成手順について、図3に基づき説明する。 Next, a procedure for creating a cogging torque table will be described with reference to FIG.
まず、スイッチ145をオフにした状態で、トルク指令信号に補正をかけることなくPMモータ12をトルク一定(トルク指令信号一定)で運転する。
First, with the
このようにPMモータ12を運転した状態で、レゾルバ13によってPMモータ12の回転角度が検出される(ステップ301)。
With the
検出された回転角度は、角加速度算出部141にて二階微分され、回転角加速度が算出される。算出された回転角加速度の信号成分はローパスフィルタ1421によってノイズ除去され、ノイズが除去された回転角加速度とPMモータ12のロータの慣性モーメント1422とが乗算器1423によって乗算されることによりコギングトルクが算出される。算出されたコギングトルクは制御部143に入力される(ステップ302)。
The detected rotation angle is second-order differentiated by the angular
制御部143では、図4に示すコギングトルクテーブルに回転角度に対応したコギングトルクが書き込まれる(ステップ303)。
The
制御部143には、所定の回転角度ごと、例えば10°ごとにPMモータ12の回転角度θに対応するコギングトルクが入力される。本実施形態では、PMモータ12の回転数Nを1回とし、検出される回転角度θが、0°から始まる10°刻みとなっている。
Cogging torque corresponding to the rotation angle θ of the
ステップ303の後に、回転角度θが360°か否かが判定される(ステップ304)。回転角度θが360°でない場合は、ステップ301に戻り、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が繰り返される。回転角度θが360°、すなわちPMモータ12が一回転すると、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が停止される。
After step 303, it is determined whether or not the rotation angle θ is 360 ° (step 304). When the rotation angle θ is not 360 °, the process returns to step 301 and the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are repeated. When the rotation angle θ is 360 °, that is, when the
以上のようにしてPMモータ12を一回転させて求められた各回転角度(10°ごと)のコギングトルクが記憶されたコギングトルクテーブルが作成される。
A cogging torque table in which the cogging torque at each rotation angle (every 10 °) obtained by rotating the
ダイナモ1を実稼働する場合、スイッチ145をオン状態とする。これにより、制御部143から出力されたコギングトルク補正信号は、加算器144によってトルク指令信号に加算され、補正トルク指令信号が生成される。生成された補正トルク指令信号は、インバータ11に供給される。
When the
以上のように、本実施形態においては、ダイナモ1を実稼働する前に、予めPMモータ12のコギングトルクテーブルを作成し、ダイナモ1を実稼働した際に、コギングトルクテーブルを基にコギングトルク成分が打ち消されるように補正トルク指令信号を求めている。これにより、PMモータ由来のトルク変動成分であるコギングトルクが打ち消され、正確な試験を行うことができる。また、異なるPMモータ間におけるコギングトルクのばらつき(個体差)があっても、試験装置における精度のばらつき、特に過度状態の試験時の試験精度のばらつきを抑制することができる。
As described above, in this embodiment, the cogging torque table of the
本実施形態においては、レゾルバにて検出された回転角度及びその回転角度のデータに基づいて回転角加速度を二階微分による演算により算出してコギングトルクテーブルを作成、すなわちレゾルバのみからの出力という一系統からの出力でコギングトルクテーブルを作成している。従って、コギングトルクテーブルを作成するための制御が簡易でかつ応答性に優れたものとなる。 In the present embodiment, based on the rotation angle detected by the resolver and the data of the rotation angle, the rotation angular acceleration is calculated by calculation by second-order differentiation to create a cogging torque table, that is, one system of output from only the resolver The cogging torque table is created with the output from Therefore, the control for creating the cogging torque table is simple and excellent in responsiveness.
上述の実施形態において、第1の回転角度(例えば0°)とその次の第2の回転角度(例えば10°)との間におけるコギングトルクは、第1の回転角度に対応するコギングトルクと次の第2の回転角度に対応するコギングトルクとを直線補間して求めるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the cogging torque between the first rotation angle (for example, 0 °) and the next second rotation angle (for example, 10 °) is the same as the cogging torque corresponding to the first rotation angle. The cogging torque corresponding to the second rotation angle may be obtained by linear interpolation.
直線補間によるコギングトルクは、ROM1433に組み込まれた補間手段のプログラムによってCPU1431上で処理することにより求められる。例えば、第1の回転角度0°と次に検出される第2の回転角度10°との間の回転角度におけるコギングトルクは、第1の回転角度0°に対応するコギングトルクX0と、次に検出される第2の回転角度10°に対応するコギングトルクX10とを直線補間(例えば、X0+[(X10−X0)・n°/(10°−0°)])(0<n<10)することにより求めることができる。このような直線補間の値は、例えば実稼働の際に算出すればよい。これにより、例えば上記式では、10°より細かい所定の回転角度であるn°ごとのコギングトルクを得ることができる。すなわち、情報量の少ないコギングテーブルによってより精度のよい補正を行うことができる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、コギングトルクテーブル作成時、PMモータ12を一回転させているが、PMモータ12を複数回回転させ、所定の回転角度に対応したコギングトルクを複数回求め、それらを平均して求めた平均値からコギングトルクテーブルを作成してもよい。以下、図2、図5及び図6を用いて、本実施形態におけるコギングトルクテーブルの作成方法について説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明については第1の実施形態と同様のため省略する。
The cogging torque by linear interpolation is obtained by processing on the
(Second Embodiment)
In the first embodiment, when the cogging torque table is created, the
図5は、第2の実施形態に係るコギングトルクテーブル作成方法の手順を示すフローチャートである。図6は、第2の実施形態に係るコギングトルクテーブルである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a cogging torque table creation method according to the second embodiment. FIG. 6 is a cogging torque table according to the second embodiment.
以下に、コギングトルクテーブルの作成手順について、図5に基づき説明する。 Hereinafter, the procedure for creating the cogging torque table will be described with reference to FIG.
まず、スイッチ145をオフにした状態で、トルク指令に補正をかけることなくPMモータ12をトルク一定(トルク指令信号一定)で運転する。
First, with the
このようにPMモータ12を運転した状態で、レゾルバ13によってPMモータ12の回転角度が検出される(ステップ501)。
In the state in which the
検出された回転角度は、角加速度算出部141にて二階微分され、回転角加速度が算出される。算出された回転角加速度の信号成分はローパスフィルタ1421によってノイズ除去され、ノイズが除去された回転角加速度とPMモータのロータの慣性モーメント1422とが乗算器1423によって乗算されることによりコギングトルクが算出される。算出されたコギングトルクは制御部143に入力される(ステップ502)。
The detected rotation angle is second-order differentiated by the angular
制御部143では、図6に示すコギングトルクテーブルに回転角度に対応したコギングトルクが書き込まれる(ステップ503)。
The
制御部143には、所定の角度(第1の回転角度)ごと、例えば10°ごとにPMモータ12の回転角度θに対応するコギングトルクが入力される。本実施形態では、PMモータ12の回転数Nをn(nは2以上の整数を表わす)回、回転させて、コギングトルクテーブルを作成した。回転数Nは、任意に設定することができる。図6に示すように、検出される回転角度θは、0°から始まる10°刻みで、各回転において同様である。
Cogging torque corresponding to the rotation angle θ of the
ステップ503の後に、回転角度θが360°か否かが判定される(ステップ504)。回転角度θが360°でない場合は、ステップ501に戻り、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が再度繰り返される。回転角度θが360°である場合、次にN>nであるかが判定される(ステップ505)。ここで、N>nである場合、ステップ501に戻り、再び、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が繰り返される。回転角度θが360°、かつ、N>nでない、すなわちN=nの場合、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が停止される。 After step 503, it is determined whether or not the rotation angle θ is 360 ° (step 504). When the rotation angle θ is not 360 °, the process returns to step 501, and the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are repeated again. If the rotation angle θ is 360 °, it is next determined whether N> n (step 505). Here, if N> n, the process returns to step 501 and the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are repeated again. When the rotation angle θ is 360 ° and N> n is not satisfied, that is, when N = n, the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are stopped.
次に、制御部143によって、任意の回転角度毎にn回求められたコギングトルクを平均して、コギングトルクテーブルが作成される。例えば、図6に示すように、回転角度0°の場合では、コギングトルクの平均値を、
(XN1,0+XN2,0+…+XNn,0)/n
というように、各回転で算出されたコギングトルクを平均して求めることができる。これにより、回転角度と該回転角度に対応したコギングトルクの平均値とが対応したコギングトルクテーブルが図6に示すように作成される。
Next, the
(XN1,0 + XN2,0 + ... + XNn, 0) / n
Thus, the cogging torque calculated at each rotation can be obtained by averaging. Thereby, a cogging torque table in which the rotation angle and the average value of the cogging torque corresponding to the rotation angle correspond is created as shown in FIG.
以上のようにして、本実施形態においては、PMモータ12をn回転させて、回転角度とそれに対応するコギングトルクの平均値が記憶されたコギングトルクテーブルが作成される。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態においても、第1の実施形態で記載したように、検出回転角度間の回転角度におけるコギングトルクを直線補間することにより求めてもよい。 Also in this embodiment, as described in the first embodiment, the cogging torque at the rotation angle between the detected rotation angles may be obtained by linear interpolation.
以上のように、本実施形態においては、PMモータ12の所定の回転角度におけるコギングトルクを複数回求め、それを平均して、コギングトルクテーブルを作成しているので、データ信頼性が向上し、試験精度が更に向上する。
(第3の実施形態)
第2の実施形態においては、コギングトルクテーブル作成時、PMモータ12を複数回回転させ、各回転毎で検出する回転角度を同じとしたが、回転毎に検出する回転角度をずらし異ならせてもよい。以下、図2、図7及び図8を用いて説明する。尚、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明については省略する。
As described above, in the present embodiment, the cogging torque at the predetermined rotation angle of the
(Third embodiment)
In the second embodiment, when the cogging torque table is created, the
図7は、第3の実施形態に係るコギングトルクテーブル作成方法の手順を示すフローチャートである。図8は、第3の実施形態に係るコギングトルクテーブルである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of a cogging torque table creation method according to the third embodiment. FIG. 8 is a cogging torque table according to the third embodiment.
以下に、コギングトルクテーブルの作成手順について、図7に基づき説明する。 Hereinafter, a procedure for creating the cogging torque table will be described with reference to FIG.
まず、スイッチ145をオフにした状態で、トルク指令に補正をかけることなくPMモータ12をトルク一定(トルク指令信号一定)で運転する。
First, with the
このようにPMモータ12を運転した状態で、レゾルバ13によってPMモータ12の回転角度が検出される(ステップ701)。
With the
検出された回転角度は、角加速度算出部141にて二階微分され、回転角加速度が算出される。算出された回転角加速度の信号成分はローパスフィルタ1421によってノイズ除去され、ノイズ除去された回転角加速度とモータのロータの慣性モーメント1422とが乗算器1423によって乗算されることによりコギングトルクが算出される。算出されたコギングトルクは制御部143に入力される(ステップ702)。
The detected rotation angle is second-order differentiated by the angular
制御部143では、図8に示すコギングトルクテーブルに回転角度に対応したコギングトルクが書きこまれる。本実施形態では、PMモータ12の回転数Nを例えば6回とし、一の回転時と次の回転時とで回転角度θを2°ずらし、各回転角度に対応するコギングトルクが入力され、コギングトルクテーブルを作成される。尚、回転数N及びずらす角度は任意に設定することができる。
In the
図8に示すように、第1回目(N=1)の回転では、所定の回転角度ごと、例えば10°ごとにコギングトルクを算出した。第1回目の回転では、検出される回転角度θは、第1の基準位置となる0°から始まる10°刻みとした。 As shown in FIG. 8, in the first rotation (N = 1), the cogging torque was calculated every predetermined rotation angle, for example, every 10 °. In the first rotation, the detected rotation angle θ is set in increments of 10 ° starting from 0 ° as the first reference position.
第2回目(N=2)の回転は、第1回目の回転の最後の検出回転角度θである360°から12°ずらしたところから回転をスタートさせた。すなわち第1の基準位置である0°から所定角度(ここでは12°)ずらした第2の基準位置である12°から所定の回転角度(ここでは10°)ごとに、コギングトルクを算出した。第2回目の回転で検出される回転角度θは、12°から始まる10°刻みとした。 The rotation of the second time (N = 2) was started from a position shifted by 12 ° from 360 ° which is the last detected rotation angle θ of the first rotation. That is, the cogging torque was calculated for each predetermined rotation angle (here, 10 °) from the second reference position, which was shifted from the first reference position, 0 °, by a predetermined angle (here, 12 °). The rotation angle θ detected by the second rotation was set in increments of 10 ° starting from 12 °.
第3回目(N=3)の回転は、第2回目の回転の最後の検出角度θである352°から10°ずらした、2°のところから回転をスタートさせた。その次に検出される回転角度は、第3回目の回転の最初の検出回転角度θである2°から12°ずらし14°とし、以降10°ごとに、コギングトルクを算出した。 In the third rotation (N = 3), the rotation was started from 2 °, which was shifted by 10 ° from 352 °, which is the final detection angle θ of the second rotation. The rotation angle detected next was changed from 2 °, which is the first detected rotation angle θ of the third rotation, to 12 °, and 14 °, and the cogging torque was calculated every 10 ° thereafter.
第4回目(N=4)の回転は、第3回目の回転の最後の検出角度θである354°から10°ずらした4°のところから回転をスタートさせ、その次に検出される回転角度は、第4回目の回転の最初の検出回転角度θである4°から12°ずらし16°とした。以降10°ごとに、コギングトルクを算出した。 In the fourth rotation (N = 4), the rotation is started from 4 ° shifted by 10 ° from 354 ° which is the final detection angle θ of the third rotation, and the rotation angle detected next. Is 12 ° shifted from 4 °, which is the first detected rotation angle θ of the fourth rotation, to 16 °. Thereafter, the cogging torque was calculated every 10 °.
第5回目(N=5)の回転は、第4回目の回転の最後の検出角度θである356°から10°ずらした、6°のところから回転をスタートさせ、その次に検出される回転角度は、第5回目の回転の最初の検出回転角度θである6°から12°ずらした18°とした。以降10°ごとにコギングトルクを算出した。 The rotation of the fifth time (N = 5) starts from 6 °, shifted by 10 ° from the last detected angle θ of the fourth rotation of 356 °, and is detected next. The angle was set to 18 °, which is 12 ° shifted from 6 °, which is the first detected rotation angle θ of the fifth rotation. Thereafter, the cogging torque was calculated every 10 °.
第6回目(N=6)の回転は、第5回目の回転の最後の検出角度θである358°から10°ずらした8°のところから回転をスタートさせ、その次に検出される回転角度は、第6回目の回転の最初の検出回転角度θである8°から12°ずらした20°とした。以降10°ごとにコギングトルクを算出した。 In the sixth rotation (N = 6), the rotation is started from 8 ° shifted by 10 ° from 358 ° which is the final detection angle θ of the fifth rotation, and the rotation angle detected next. Is 20 °, which is 12 ° shifted from 8 °, which is the first detected rotation angle θ of the sixth rotation. Thereafter, the cogging torque was calculated every 10 °.
このように、検出回転角度を回転毎に所定角度ずらすことにより、2°ごとの回転角度に対応したコギングトルクを最終的に得ることができる。得られたコギングトルクは制御部143に入力され、回転角度に対応したコギングトルクテーブルが作成される。尚、検出回転角度間隔を2°としてPMモータを一回転させることによって、同様の結果を得ることも考えられるが、回転間隔が小さいとPMモータの回転制御が困難で、正確なコギングトルクを得ることができない。これに対し本実施形態では、検出回転角度間隔が10°で、回転角度をずらす際も12°というように間隔が大きいため、PMモータの回転制御を容易かつ正確に行うことができる。
Thus, by shifting the detected rotation angle by a predetermined angle for each rotation, a cogging torque corresponding to the rotation angle of 2 ° can be finally obtained. The obtained cogging torque is input to the
ステップ703の後に、回転角度θが360°か否かが判定される(ステップ704)。回転角度θが360°でない場合は、ステップ701に戻り、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が繰り返される。回転角度θが360°である場合、次にN=1であるかが判定される(ステップ705)。ここでN=1である場合、ステップ701に戻り、再び、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が繰り返される。回転角度θが360°かつN=1でない場合、回転角度の検出及びコギングトルクの算出が停止される。 After step 703, it is determined whether or not the rotation angle θ is 360 ° (step 704). When the rotation angle θ is not 360 °, the process returns to step 701, and the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are repeated. If the rotation angle θ is 360 °, it is next determined whether N = 1 (step 705). If N = 1, the process returns to step 701, and the detection of the rotation angle and the calculation of the cogging torque are repeated again. When the rotation angle θ is 360 ° and N is not 1, detection of the rotation angle and calculation of the cogging torque are stopped.
以上のようにしてPMモータ12を一回転させて求められた各回転角度(所定の回転角度である2°ごと)のコギングトルクが記憶されたコギングトルクテーブルが作成される。
A cogging torque table in which the cogging torque at each rotation angle (every 2 ° which is a predetermined rotation angle) obtained by rotating the
本実施形態では、20°から始まる10°ごとの回転角度に対応するコギングトルクが回転1回目と6回目とで重複して求められるようにされているが、第6回目の検出回転角度が8°の時点でコギングトルクテーブル作成が終了するようにしてもよい。あるいは、本実施形態において、20°から始まる10°ごとの回転角度に対応するコギングトルクは、それぞれ2回求められているが、その2回のコギングトルクを平均して最終的なコギングトルクを求めてもよいし、一方の数値は無視するようにしてもよい。 In the present embodiment, the cogging torque corresponding to the rotation angle every 10 ° starting from 20 ° is obtained in the first rotation and the sixth rotation, but the sixth detection rotation angle is 8 °. The cogging torque table creation may be terminated at the time of °. Alternatively, in this embodiment, the cogging torque corresponding to the rotation angle every 10 ° starting from 20 ° is obtained twice, and the final cogging torque is obtained by averaging the two cogging torques. Alternatively, one numerical value may be ignored.
本実施形態においても、第1の実施形態に記載したように、検出回転角度間の回転角度におけるコギングトルクを直線補間することにより求めてもよい。また、回転数を増加させて、第2の実施形態のように、所定の回転角度におけるコギングトルク算出を複数回行い、それを平均してもよい。 Also in this embodiment, as described in the first embodiment, the cogging torque at the rotation angle between the detected rotation angles may be obtained by linear interpolation. Further, the rotational speed may be increased, and the cogging torque calculation at a predetermined rotational angle may be performed a plurality of times as in the second embodiment, and averaged.
以上のように、本実施形態においては、回転毎に検出回転角度をずらしてコギングトルクテーブルを作成しているので、分解能が向上し、試験精度がより向上する。 As described above, in the present embodiment, since the cogging torque table is created by shifting the detected rotation angle for each rotation, the resolution is improved and the test accuracy is further improved.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されることはなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
例えば、上述の実施形態においては、自動車試験装置用ダイナモを例にあげて説明したが、これに限定されるものではなく、電磁的な作用によりトルクを得るモータのコギングトルク補正に本発明に係るモータの制御装置を使用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the dynamo for an automobile test apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is related to cogging torque correction of a motor that obtains torque by electromagnetic action. A motor controller can be used.
また、本実施形態においては、回転角度検出部としてレゾルバを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばパルス式のセンサ等を使用してもよい。 In this embodiment, the resolver is used as the rotation angle detection unit. However, the present invention is not limited to this. For example, a pulse sensor or the like may be used.
12…PMモータ(モータに相当)
13…レゾルバ(回転角度検出部に相当)
14…専用コントローラ
141…角加速度算出部
142…コギングトルク検出回路(コギングトルク算出部に相当)
143…制御部(テーブル作成部、補間手段に相当)
144…加算器(信号補正部に相当)
145…スイッチ
1421…ローパスフィルタ
1422…モータ慣性
1431…CPU(テーブル作成部、補間手段)
1432…RAM(テーブル記憶部に相当)
12 ... PM motor (equivalent to motor)
13 ... Resolver (corresponding to rotation angle detector)
DESCRIPTION OF
143... Control unit (corresponds to table creation unit and interpolation means)
144... Adder (corresponding to signal correction unit)
145 ...
1432 ... RAM (corresponding to table storage unit)
Claims (5)
前記回転角度を二階微分して前記モータの角加速度を算出する角加速度算出部と、
前記角加速度と前記モータのロータの慣性モーメントとを乗算して前記モータのコギングトルクを算出するコギングトルク算出部と、
前記回転角度検出部により検出された回転角度及び前記コギングトルク算出部により算出されたコギングトルクに基づき、所定の前記回転角度ごとに当該回転角度と当該回転角度に対応した前記コギングトルクとが対応してなるコギングトルクテーブルを作成するテーブル作成部と、
前記コギングトルクテーブルに基づき、前記モータのコギングトルク成分が打ち消されるように、前記モータを駆動するための信号を補正する信号補正部と
を具備するモータの制御装置。 A rotation angle detector that detects a rotation angle of a motor that obtains torque by electromagnetic action;
An angular acceleration calculation unit for second-order differentiation of the rotation angle to calculate the angular acceleration of the motor;
A cogging torque calculator for calculating the cogging torque of the motor by multiplying the angular acceleration and the moment of inertia of the rotor of the motor;
Based on the rotation angle detected by the rotation angle detection unit and the cogging torque calculated by the cogging torque calculation unit, the rotation angle and the cogging torque corresponding to the rotation angle correspond to each predetermined rotation angle. A table creation unit for creating a cogging torque table,
A motor control device comprising: a signal correction unit that corrects a signal for driving the motor such that a cogging torque component of the motor is canceled based on the cogging torque table.
前記テーブル作成部は、前記モータの第1の基準回転角度位置から所定の前記回転角度ごとに、及び少なくとも前記モータの第1の基準回転角度位置から所定角度をずらした第2の基準位置から所定の前記回転角度ごとに、当該回転角度と当該回転角度に対応した前記コギングトルクとが対応してなるコギングトルクテーブルを作成する
モータの制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The table creation unit is predetermined for each predetermined rotation angle from the first reference rotation angle position of the motor and at least from a second reference position shifted by a predetermined angle from the first reference rotation angle position of the motor. A motor control device that creates a cogging torque table in which the rotation angle and the cogging torque corresponding to the rotation angle correspond to each rotation angle.
前記テーブル作成部は、所定の前記回転角度ごとに、当該回転角度に対応した前記コギングトルクを複数回求め、求められた複数のコギングトルクの平均値によりコギングトルクテーブルを作成する
モータの制御装置。 The motor control device according to claim 1 or 2,
The said table preparation part calculates | requires the said cogging torque corresponding to the said rotation angle in multiple times for every said predetermined rotation angle, and produces the cogging torque table by the average value of the calculated | required some cogging torque.
前記コギングトルクテーブルにおける第1の回転角度とその次の第2の回転角度との間におけるコギングトルクを、前記第1の回転角度に対応するコギングトルクと前記第2の回転角度に対応するコギングトルクとを直線補間することにより求める補間手段
を具備するモータの制御装置。 The motor control device according to claim 1, 2 or 3, further comprising:
The cogging torque between the first rotation angle and the next second rotation angle in the cogging torque table is defined as a cogging torque corresponding to the first rotation angle and a cogging torque corresponding to the second rotation angle. A control device for a motor comprising interpolation means for obtaining by linear interpolation.
前記角加速度算出部により算出された角加速度の信号成分から高周波成分を除去するローパスフィルタ
を具備するモータの制御装置。 The motor control device according to claim 1, 2, 3, or 4, further comprising:
A motor control device comprising: a low-pass filter that removes a high-frequency component from a signal component of angular acceleration calculated by the angular acceleration calculation unit.
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